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科学家首次发现糖基化修饰RNA!或将打开生物化学领域全新大门

糖不仅可以用于制作甜食。在细胞内部,附着在蛋白质及脂质上的糖可以帮助分子相互识别,并进行细胞间交流。如今,一项最新研究结果首次表明,糖似乎也可以与某些RNA分子进行结合!众所周知,RNA分子作为细胞重要的“活化剂”,从DNA指导蛋白质的合成到催化细胞内部化学反应,RNA几乎无处不在。目前,研究人员表示还不清楚这些糖基化RNA的具体功能。但如果这一结果最终得到验证,这将意味着RNA在机体内还发挥着巨大的新作用,或将改变当前生物化学的面貌。

这项本周一发布在预印本在线期刊bioRxiv的文章一经发布便在Twitter上引起了近乎疯狂的反响:“一个新的时代开始了!!”一位科学家写道。“这是一个改变生物化学面貌的绝佳例子!”另一位写道。“这是一个令人震惊的结果。”

相对于社交媒体的疯狂传播,科学家们在Science杂志上的评论则表现得更为慎重。来自美国德克萨斯大学西南医学中心的药理学家Mark Lehrman没有参与这项研究,他表示:“这是一个出人意料的深刻发现。”与此同时,这项研究仍然引起了人们的警惕,很多研究人员对这一基本发现还未完全信服。

RNA可能被其他分子修饰的观点并不新鲜。芝加哥大学何川(Chuan He)教授指出,研究人员已经观察到大约170种不同的RNA化学修饰,例如甲基、乙酰基等。但此前还没有人发现聚糖可以修饰RNA。

bioRxiv的预印本文章中,由糖化学家Carolyn Bertozzi及斯坦福大学博士后Ryan Flynn领导的研究团队使用了一系列化学及生化分析方法对小鼠、仓鼠及人类细胞系的RNA进行了分析。研究团队发现,一组经过筛选的小型非编码RNA被复杂的N-glycan所修饰,研究人员称其为“glycoRNA”。这些糖基化修饰RNA分子存在于多种细胞类型和哺乳动物中,既存在于培养细胞中,也存在于体内。研究人员甚至观察到了从活体小鼠体内分离出的细胞中的糖基化修饰RNA。研究团队在论文中表示,这些发现表明存在一个普遍存在的RNA生物学和糖生物学的领域,这表明糖基化修饰的作用超出了典型的脂质和蛋白质支架。

对于这项发现,来自麻省理工学院的糖化学家Laura Kiessling表示:“这些数据使我确信他们观察到了RNA的修饰。”然而,她指出仍有许多问题:“究竟修饰了什么、如何修饰仍然是一个巨大的谜题。”

研究团队认为,RNA可以从细胞用来将糖添加到蛋白质的酶中获取糖基化修饰。其中一种酶是OST,其功能是将脂质上的N-glycan切断,然后将其添加到蛋白质中。Bertozzi和她的同事发现,RNA仅被N-glycan所修饰。当它们阻断OST的作用时,相关复合物并未出现,这表明OST可能会将糖转移到RNA中。但OST存在两种形式。其中一种简单地将糖基从脂质上剪切下来而不转移它们,使得这些游离的糖与附近的RNA发生反应成为可能。Laura Kiessling表示,如果是酶控制的反应将聚糖附着到RNA上,这就表明细胞正在消耗能量来完成一项特定的功能。

但也有科学家怀疑RNA可能根本不会被以上反应所修改。相反,RNA可能与蛋白质形成复合物,而蛋白质本身会被糖修饰。虽然斯坦福大学的研究团队添加了一些试剂来消除这些复合物,但其中一些复合物可能具有抗性而无法全部消除。

但如果事实证明细胞的确利用酶来对RNA进行糖基化修饰,那么最大的问题将以上反应为什么会发生?其中的可能性包括糖可能有助于指导RNA与特定蛋白质的相互作用,或标记某些特殊的RNA分子。德克萨斯大学西南分校的RNA生物学家Nicholas Conrad表示:“我们对此还不知道。我只知道如果这发生在我的实验室,我会非常兴奋。它为我们打开了一扇全新的大门,我们必须去探索。”

参考资料:

1. Mammalian Y RNAs are modified at discrete guanosine residues with N-glycans

2. Sugar-coated RNAs could ‘alter the face of biochemistry as we know it’—if they’re real

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本文由 测序中国 作者:王迪 发表,转载请注明来源!

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